2019-2020年高中生物《基因工程的应用》教案4 新人教版选修3.doc
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2019-2020年高中生物基因工程的应用教案4 新人教版选修3教学目标:1. 基因工程基本操作的“四步曲”是什么?PCR扩增过程2基因表达载体的组成及各自作用3将目的基因导入植物细胞、动物细胞、微生物细胞的常用方法4目的基因的检测与鉴定的步骤教学重难点1 基因工程基本操作的“四步曲”。2 将目的基因导入植物细胞、动物细胞、微生物细胞的常用方法3 目的基因的检测与鉴定的步骤教学过程一、知识网络体系 抗虫转基因植物 抗病转基因植物转基因植物 其他抗逆转基因植物 改良植物品质 提高动物生长速度 改善畜产品的品质 转基因动物 用转基因动物生产药物 用转基因动物作器官移植的供体基因工程药物 基因治疗二、新课教学导入:根据所学内容,试概括写出基因工程解决哪些生活、生产中难以解决的问题。提示:基因工程可以生产人类需要的药物,如胰岛素、干扰素等。我们吃的某些食品如番茄、大豆等也可以是基因工程产品。农业生产中抗虫棉、抗病毒烟草、抗除草剂大豆等都已进入商品化生产,上述产品有些是常规方法难以生产的或者生产成本过高。知识拓展1.利用微生物生产药物的优越性何在?所谓利用微生物生产蛋白质类药物,是指将人们需要的某种蛋白质的编码基因,构建成表达载体后导入微生物,然后利用微生物发酵来生产蛋白质类药物。与传统的制药相比有以下优越性:(1)利用活细胞作为表达系统,表达效率高,无需大型装置和大面积厂房就可以生产出大量药品。(2)可以解决传统制药中原料来源的不足。例如,胰岛素是治疗糖尿病患者的药物,一名糖尿病患者每年需用的胰岛素需要从40头牛或50头猪的胰脏中才能提取到。1978年科学家用2 000 L大肠杆菌发酵液得到100 g胰岛素,相当于从1 000 kg猪胰脏中提取的量。又如,生长素是治疗侏儒症患者的药物,治疗一名侏儒症患者每年需要从80具尸体的脑下垂体中提取生长素。利用基因工程菌发酵生产就不需要从动物或人体上获取原料。(3)降低生产成本,减少生产人员和管理人员。2.在抗病毒转基因植物中,为什么使用病毒外壳蛋白基因可以抗病毒侵染?关于病毒外壳蛋白(coat protein,CP)基因导入植物后的抗病毒机理,目前有几种假说。一种假说认为:CP基因在植物细胞内表达积累后,当入侵的病毒裸露核酸进入植物细胞后,会立即被这些外壳蛋白重新包裹,从而阻止病毒核酸分子的复制和翻译。另一种假说认为:植物细胞内积累的病毒外壳蛋白会抑制病毒脱除外壳,使病毒核酸分子不能释放出来。然而最近的研究表明,如果将病毒的外壳蛋白的AUG起始密码缺失,使之不能被翻译,或者将外壳蛋白基因变成反义RNA基因,整合到植物细胞染色体上,转基因植物则有很好的抗性。因此,有人认为抗性机理不是外壳蛋白在起作用,而是CP基因转录出RNA后,与入侵病毒RNA之间的相互作用起到了抗性作用。利用CP介导的抗病毒性还存在一些问题:转基因植物对病毒的抗性有局限性,仅限于特定的病毒(被使用CP基因的病毒)或密切相关的病毒;转基因植物大多数只是发病延缓,一般为两周,并非根治;潜在着植物表达的外壳蛋白包被与另一种病毒形成新的杂合病毒的危险。(一)、植物基因工程成果1抗虫转基因植物杀虫基因:主要有Bt毒蛋白基因、蛋白酶抵制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。优点:减小生产成本,减少环境污染2抗病转基因植物抗病基因:使用最多的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因;抗真菌转基因植物中可使用的基因有几丁质酶基因抗毒素合成基因。3其他抗逆转基因植物:抗逆基因:调节渗透压的基因(使植物细胞渗透压升高以适应盐碱或干旱环境)、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因。作用:以提高植物对环境适应能力。4利用转基因改良植物的品质举例:将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中,或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,以提高植物氨基酸含量。(二)、动物基因工程1用于提高动物生长速度(生长激素基因)2用于改善畜产品的品质3用转基因动物生产药物(乳腺生物反应器)优点:产量高;质量好;成本低;易提取。缺点:只能是雌性个体在泌乳期时才行。提示:乳腺蛋白基因的启动子是一种特异性表达的启动子;受体细胞为受精卵。有些可以导入膀胱壁细胞,从尿液中提取。4用转基因动物作器官移植的供体原理:使移植器官的没有抗原,就不会发生免疫排斥反应方法:将器官供体基因组导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达,可设法除去抗原决定基因。5基因工程药品(三)、基因治疗1概念:把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的,这是治疗遗传病的最有效手段。2种类:体外基因治疗和体内基因治疗。3原理:遗传病患者一般缺少正常基因,所以导入正常基因后,使其表达,即可对病情起到缓解作用。提示:受体细胞一般为体细胞而不是受精卵,基因治疗后只有一部分细胞含有正常基因。基因治疗没有影响原有基因,所以细胞中两种基因同时存在。相关链接转基因食品是通过遗传工程改变植物种子中的脱氧核糖核酸,然后把这些修改过的再复合基因转移到另一些植物种子内,从而获得在自然界中无法自动生长的植物物种。上世纪 80年代末,科学家们开始把10多年分子研究的成果运用到转基因食品上,1995年成功地生产出抗杂草黄豆,并在市场上出售。又经过7年的努力,现在他们利用基因技术已批量生产出抗虫害、抗病毒、抗杂草的转基因玉米、黄豆、油菜、土豆、西葫芦等。目前,转基因食品的主要产地是美国、加拿大、欧盟、南非、阿根廷等。 转基因食品安全评价:随着转基因技术向农业、食品和医药领域的不断渗透和迅速发展,转基因食品安全性现成为全球关注的热点问题之一经典例题剖析1不属于基因工程方法生产的药物是A干扰素B白细胞介素 C青霉素D乙肝疫苗【解析】 基因工程生产的药物有胰岛素、干扰素、白细胞介素、溶血栓剂、凝血因子、人造血液代用品、乙肝疫苗等。而青霉素是发酵工程的产品之一。【答案】 C基础试题训练1若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,其在环保上的重要意义是( )A减少氮肥的使用量,降低生产成本 B减少氮肥的使用量,节约能源C避免氮肥过多引起环境污染 D改良土壤结构2基因治疗是指( ) A.对有基因缺陷的细胞进行修复,从而使其恢复正常,达到治疗疾病的目的 B.把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的 C.运用人工诱变的方法,使有基因缺陷的细胞发生基因突变恢复正常 D.运用基因工程技术,把有缺陷的基因切除,达到治疗疾病的目的3疗白化病、苯丙酮尿症等人类遗传病的根本途径是( )A口服化学药物 B注射化学药物C. 采用基因疗法替换致病基因 D.利用辐射或药物诱发致病基因突变4上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛,他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法,使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍,转基因动物是指( )A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物C.能产生白蛋白的动物 D.能表达基因信息的动物5在基因诊断技术中,所用的探针DNA分子中必须存在一定量的放射性同位素,后者的作用是 ( )A为形成杂交的DNA分子提供能量B引起探针DNA产生不定向的基因突变C. 作为探针DNA的示踪元素D增加探针DNA的分子量6诊断苯丙酮尿症所用的探针是 ( )A32P半乳糖甘转移酶基因 B荧光标记的苯丙氨酸羧化酶C. 荧光标记的珠蛋白基因 D3H苯丙氨酸羧化酶基因7基因工程生产胰岛素的主要原因是 ( ) A.工艺简单,容易操作 B.生产量大,价格较低C.所生产的胰岛素可以用于口服 D.所生产的胰岛素疗效大大提高75年,科学家用基因工程的方法创造出了一种能分解石油的“超级细菌”,下列关于此种细菌的说法正确的是 ( )A.与一般细菌相比它体积特别巨大 B.它是现在唯一能分解石油的细菌C.它同时能分解石油中的四种烃类 D.与一般细菌相比,它繁殖速度极快教学反思- 配套讲稿:
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